Water retainment systems / Sistemas de retención del agua

The flow of water atop and below the soil level is a natural part of the cycle of water. The capacity of the soil to absorb surface water decides how much of it will run off further downhill and how much will infiltrate and continue its course below the surface level. This capacity depends on the type of the soil, a coarser material will let the water through more easily and a finer material will have more capacity to retain the water. Plants and trees contribute to further retain and process the water. The topography will decide which course the water will take on its way downhill and if it will stop and accumulate on the way. This natural process can be adapted and used for many different reasons: for example as a way to retain rainwater, to control soil erosion, as a base for natural irrigation, to improve soil fertility or to treat residual waters.

The Keyline technique was development by the Australian farmer P.A. Yeomans and published in the 50’s as a system of landscape contour treatment, seeking to gain a maximum absorption of rainfall from improving the water retaining performance of ridges and valleys. In the system, a keypoint is defined as point where a flat area suddenly steepens and a keyline is defined as all points on the same continuous level. The soil along the keyline is then ploughed taking material from the uphill side and leaving it on the downhill side. Yeoman’s keyline principles have been used in many contexts, like in Permaculture and other holistic approaches to agriculture.

In Latin American developing countries shallow trenches are dug along the cultivated terraced edges or slopes, perpendicular to the water flow, and the soil from the trench is left on the downhill side, where plants are put to bind the soil and benefit from the added humidity and fertility. Sometimes the trench is filled with small stones or just left empty to accumulate fertile soil that the rains carry with them from further uphill. Later that soil is again put on the cultivated areas. Stone filled infiltration trenches are also used in many urban areas as retention basins for stormwater to slow down the impact from heavy rains on urban sewer systems.

When it comes to treatment of residual waters, there have been a developments of many different systems. Simpler systems that only handle grey waters (from showers and kitchen sinks) are most common for individual users but also systems that include black waters (toilet water) are being used with many examples of bigger public systems. In any case it is important to first separate and collect all the sludge and bigger particles. This is done by means of coarser filters and a sludge separating chamber before letting the water go further. Later the water can be led into a small pond where plants help to process the bacterial content and break organic material down in a aerobic process (with oxygen). Often the residual water is also led onto to a bed of gravel and coarser sand where it will slowly infiltrate and be purified in a more anaerobic process (without oxygen). The access to oxygen in the process is much more efficient in dealing with impurities but can’t always be achieved in smaller systems with a reduced amount of water processed.

It is important that these infiltration beds are not put close to natural water courses, fresh water sources or just above ground water level, as the untreated water needs a long time passing through different layers to be ready to mix with other water sources. At the bottom of the infiltration bed a collector tube can be placed to reuse the treated water for irrigation. The distances to keep from those sources depend on the type of the natural soil and the amount of gravel and sand used in the infiltration beds. To decide on this it is always wise to let a specialist analyse a soil sample.

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El flujo del agua por encima y por debajo del nivel del suelo es una parte natural del ciclo del agua. La capacidad del suelo para absorber las aguas superficiales determina cuanta cantidad seguirá más abajo y cuanta cantidad se infiltrará y continuará su curso por debajo del nivel superficial. Esta capacidad depende del tipo de suelo, un material más grueso permitirá que el agua pase más fácilmente y un material más fino tendrá más capacidad para retener el agua. Las plantas y los árboles contribuyen a retener y procesar el agua. La topografía decidirá qué rumbo tomará el agua en su camino cuesta abajo, si se detendrá y se acumulará en el camino. Este proceso natural puede ser adaptado y utilizado por muchas razones diferentes: por ejemplo, como forma de retener el agua de lluvia, para controlar la erosión del suelo, como base para el riego natural, para mejorar la fertilidad del suelo o para tratar las aguas residuales.

La técnica Keyline fue desarrollada por el agricultor australiano P.A. Yeomans y publicado en los años 50 como un sistema de tratamiento del contorno del paisaje, intentando ganar una absorción máxima de las precipitaciones para mejorar el funcionamiento de retención del agua en crestas y valles. En el sistema, un punto clave (keypoint) se define como punto en el que un área plana de repente se inclina y una línea clave (keyline) se define como todos los puntos en el mismo nivel continuo. El suelo a lo largo de la línea dominante es entonces arado tomando material desde el lado cuesta arriba y dejándolo en el lado de la cuesta abajo. Los principios de la línea clave de Yeoman se han utilizado en muchos contextos, como en Permacultura y otras prácticas más holísticos de la agricultura.

En los países en desarrollo de América Latina se cavan zanjas poco profundas a lo largo de los bordes o pendientes cultivados en terrazas, perpendiculares al flujo de agua, y el suelo de la zanja se deja en la ladera, donde se introducen plantas para fijar el suelo que se benefician de la humedad y la fertilidad añadida. A veces la trinchera se llena de pequeñas piedras o simplemente se dejan vacías para acumular suelo fértil que las lluvias llevan consigo desde cuesta arriba. Más tarde se vuelve a poner este suelo en las áreas cultivadas. Las trincheras de infiltración llenas de piedra también se usan en muchas áreas urbanas como cuencas de retención para que las aguas pluviales reduzcan el impacto de las fuertes lluvias en los sistemas de alcantarillado urbano.

Cuando se trata de tratamiento de aguas residuales, ha habido un desarrollo de muchos sistemas diferentes. Los sistemas más simples que sólo manejan aguas grises (de duchas y fregaderos de cocina) son más comunes para los usuarios individuales, pero también los sistemas que incluyen aguas negras (agua del inodoro) se utilizan con muchos ejemplos de sistemas públicos más grandes. En cualquier caso, es importante primero separar y recoger todos los lodos y partículas más grandes. Esto se hace mediante filtros más gruesos y una cámara de separación de lodos antes de dejar que el agua vaya más lejos. Posteriormente, el agua puede ser conducida a un pequeño estanque donde las plantas ayudan a procesar el contenido bacteriano y descomponen el material orgánico en un proceso aeróbico (con oxígeno). A menudo, el agua residual también se conduce a un lecho de grava y arena más gruesa donde se infiltrará lentamente y se purificará en un proceso más anaeróbico (sin oxígeno). El acceso al oxígeno en el proceso es mucho más eficaz en el tratamiento de impurezas, pero no siempre se puede lograr en sistemas más pequeños con una cantidad reducida de agua procesada.

Es importante que estos lechos de infiltración no se pongan cerca de cursos de agua naturales, fuentes de agua dulce o simplemente sobre el nivel freático del agua, ya que el agua no tratada necesita mucho tiempo pasando por diferentes capas para estar lista para mezclarse con otras fuentes de agua. En la parte inferior del lecho de infiltración se puede colocar un tubo colector para reutilizar el agua tratada para riego. Las distancias a conservar de estas fuentes dependen del tipo de suelo natural y de la cantidad de grava y arena utilizada en los lechos de infiltración. Para decidir sobre esto siempre es aconsejable dejar que un especialista analice una muestra de suelo.